アルコール生産システムおよびアルコール生産方法
| 国内特許コード | P06A009606 |
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| 整理番号 | 5069 |
| 掲載日 | 2007年1月29日 |
| 出願番号 | 特願2005-353820 |
| 公開番号 | 特開2006-325577 |
| 登録番号 | 特許第4038577号 |
| 出願日 | 平成17年12月7日(2005.12.7) |
| 公開日 | 平成18年12月7日(2006.12.7) |
| 登録日 | 平成19年11月16日(2007.11.16) |
| 優先権データ |
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| 発明者 |
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| 出願人 |
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| 発明の名称 |
アルコール生産システムおよびアルコール生産方法
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| 発明の概要 |
【課題】 生ごみを有効利用すると共に、酒製造で使用されているSaccharomyces cerevisiaeに属する酵母を用いても殺菌、ｐＨ調整および酵母への栄養源の添加等が不要であり、かつ、効率良くアルコールを生成することができるシステムを提供する。 【解決手段】 アルコール生産部１０および廃液処理・利用部２０を備えている。アルコール生産部１０は、糖化部１１、濃縮部１２、第１発酵部１３、蒸留部１４および脱水部１５を有し、バイオマス原料（生ごみ）Ｗ１からアルコール（燃料用アルコール）Ｌ１を生成する。糖化部１１では、生ごみＷ１中に生息する微生物により乳酸Ａ１が生成して糖化液Ｌ２のｐＨが低くなる。濃縮部１２では、濃縮糖化液Ｌ３の全糖濃度が１００ｇ／ｌ以上３００ｇ／ｌ以下の範囲に濃縮されると共に濃縮糖化液Ｌ３のｐＨが乳酸Ａ１の濃縮により４．０近辺になる。 【選択図】 図１ |
| 従来技術、競合技術の概要 |
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| 産業上の利用分野 |
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| 特許請求の範囲 |
【請求項1】 嫌気状態において生ごみと酵素とを反応させて糖化液を生成すると共に、前記生ごみ中に生息する微生物により主として乳酸を生成させ、前記糖化液の水素イオン濃度（ｐＨ）を２．５以上５．５以下の範囲とする糖化部と、 前記糖化部において生成された糖化液に、酵母として前記ｐＨの範囲で増殖・発酵するSaccharomyces cerevisiaeに属する凝集性酵母を添加してアルコール発酵させる第１発酵部と を備えたことを特徴とするアルコール生産システム。 【請求項2】 前記糖化部において、生ごみに対して乳酸菌培養液を１０％以下になるように添加する ことを特徴とする請求項１記載のアルコール生産システム。 【請求項3】 前記酵素を、前記乳酸菌培養液を添加し、一定期間、嫌気状態で保存してｐＨが低下した後に添加する ことを特徴とする請求項２記載のアルコール生産システム。 【請求項4】 前記糖化部において生成された糖化液を濃縮する濃縮部を有し、前記第１発酵部では前記濃縮部において生成された濃縮糖化液をアルコール発酵させる ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項5】 前記第１発酵部により生成された醪を蒸留し、粗アルコールと蒸留廃液とに分離する蒸留部と、 前記粗アルコールを脱水してアルコールを生成する脱水部と を備えたことを特徴とする１ないし４のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項6】 前記糖化部において、前記生ごみと、前記生ごみの湿潤重量に対して１／４以上の重量の水と、前記湿潤重量１ｋｇに対して１００ｍｇ以上の酵素とを混合したのち、３０℃以上の温度で糖化する ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項7】 前記糖化部において、前記生ごみを回転ブレードまたは回転ドラムの中で糖化し、生じた糖化残渣を前記糖化液から分離する ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項8】 前記回転ブレードにより得られた糖化液を回収したのち、前記糖化残渣を粗粉砕しつつ回収する ことを特徴とする請求項７記載のアルコール生産システム。 【請求項9】 前記濃縮部において、前記糖化液を常圧濃縮または減圧濃縮し、前記濃縮糖化液の全糖濃度を１００ｇ／ｌ以上３００ｇ／ｌ以下とすることによりアルコール発酵に必要な栄養源を濃縮する ことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項10】 前記糖化液の濃縮割合を１．５倍以上５倍以下とする ことを特徴とする請求項９記載のアルコール生産システム。 【請求項11】 前記濃縮部において、前記乳酸の濃度が濃縮前の２倍以上になるまで前記糖化液を減圧濃縮もしくは常圧濃縮しそのｐＨを低下させると共に、前記糖化液中の単糖類の濃度を高めることにより雑菌の増殖を抑制する ことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項12】 前記濃縮部において、前記糖化液を濃縮して前記乳酸の濃度を１００００ｍｇ／ｌ以上になるまで濃縮し、前記糖化液のｐＨを低下させて雑菌の増殖による汚染を抑制することにより前記濃縮糖化液の殺菌を不要とする ことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項13】 前記濃縮部において、前記乳酸の濃度を高くすることにより前記糖化液のｐＨを調整す る ことを特徴とする請求項４に記載のアルコール生産システム。 【請求項14】 前記酵素が、耐酸性を有するグルコアミラーゼもしくは、耐酸性および耐熱性を有するグルコアミラーゼである ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項15】 前記第１発酵部において、アルコールの濃度を５０ｇ／ｌ以上１５０ｇ／ｌ以下、アルコール発酵ｐＨを４．５以下、発酵温度を２５℃以上および希釈率Ｄ（h -1）を０．０５ h-1以上として雑菌が増殖する前に洗い出すことにより雑菌の増殖による汚染を抑制しつつ無殺菌の濃縮糖化液を連続発酵する ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項16】 前記第１発酵部において、アルコール発酵として連続発酵方式および凝集性酵母を用いると共に、発酵装置として機械攪拌およびガス循環などの機能を有すると共に後段に沈降分離部を設けた発酵槽、上部もしくは後段に沈降分離部を設けた塔型リアクタまたは流動部にドラフトチューブを有する塔型リアクタを用いる ことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のアルコール生産システム。 【請求項17】 廃液処理・利用部としてメタン発酵槽を有する第２発酵部を備え、前記メタン発酵槽において前記蒸留部で生成された蒸留廃液を発酵させることによりバイオガスを生成し、前記バイオガスを前記濃縮部および前記蒸留部の少なくとも一方のエネルギー源として利用する ことを特徴とする請求項５に記載のアルコール生産システム。 【請求項18】 前記第２発酵部において、バイオガスの発生量の５％以上１０％以下の空気を前記メタン発酵槽中に導入して前記バイオガスと混合させることにより、前記バイオガスと空気を含む混合ガス中の硫化水素の濃度を低減させる ことを特徴とする請求項１７記載のアルコール生産システム。 【請求項19】 前記第２発酵槽後段に水槽を有し、前記混合ガスを前記メタン発酵槽と前記水槽との間で循環させることにより硫化水素を空気酸化させて硫黄とし、前記混合ガス中の硫化水素の濃度を１０ｐｐｍ以下に低減させる ことを特徴とする請求項１７または１８に記載のアルコール生産システム。 【請求項20】 前記メタン発酵槽の後段に循環式生物学的脱窒槽を、前記循環式生物学的脱窒槽の後段に硝化槽をそれぞれ有し、メタン発酵により生成されたアンモニウムイオンを前記循環式生物学的硝化槽で硝酸イオンに酸化させたのち、この硝酸イオンを含む液の一部を前記脱窒槽に循環させることにより、前記メタン発酵後に残存する有機物と硝酸イオンとを同時に除去する ことを特徴とする請求項１９に記載のアルコール生産システム。 【請求項21】 前記硝化槽において得られた処理水または前記硝化槽の後段に設けた脱色部において得られた処理水を生ごみに加える水の代替として前記糖化部に加える ことを特徴とする請求項２０に記載のアルコール生産システム。 【請求項22】 嫌気状態において生ごみと酵素とを反応させて糖化液を生成すると共に、前記生ごみ中に生息する微生物により主として乳酸を生成させ、前記糖化液の水素イオン濃度（ｐＨ）を２．５以上５．５以下の範囲とする糖化工程と、 前記糖化工程において生成された糖化液に、酵母として前記ｐＨの範囲で増殖・発酵するSaccharomyces cerevisiaeに属する凝集性酵母を添加してアルコール発酵させる発酵工程と を含むことを特徴とするアルコール生産方法。 【請求項23】 前記糖化工程において生成された糖化液を濃縮する濃縮工程を含み、 前記発酵工程では前記濃縮工程において生成された濃縮糖化液をアルコール発酵させる ことを特徴とする請求項２２記載のアルコール生産方法。 【請求項24】 前記酵素が、耐酸性を有するグルコアミラーゼもしくは、耐酸性および耐熱性を有するグルコアミラーゼである ことを特徴とする請求項２２または２３に記載のアルコール生産方法。 |
| 国際特許分類(IPC) |
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| Fターム |
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画像
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| 出願権利状態 | 登録 |
英語項目の表示
| 発明の名称 |
SYSTEM FOR PRODUCING ALCOHOL, METHOD FOR PRODUCING ALCOHOL, AND METHOD FOR PRODUCING SUGAR
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| 発明の概要 |
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system effectively utilizing garbage, eliminating the need for sterilization, pH adjustment and addition of a nutrient source to an yeast, or the like even if using an yeast belonging to Saccharomyces cerevisiae used in production of Japanese wine and capable of efficiently producing an alcohol. SOLUTION: The alcohol-producing system 1 is equipped with an alcohol-producing part 10 and a waste liquid disposal/utilizing part 20. The alcohol-producing part 10 has a saccharifying part 11, a concentration part 12, a first fermentation part 13, a distillation part 14 and a dehydration part 15. In the alcohol-producing part 10, an alcohol (an alcohol for fuel) L1 is produced from a biomass raw material (garbage) W1. In the saccharifying part 11, a lactic acid A1 is produced by a microorganism which inhabits the garbage W1 and the pH of saccharified liquid L2 is lowered. In the concentration part 12, whole sugar concentration of concentrated saccharified liquid L3 is concentrated into a range of ≥100 g/l and ≤300 g/l and the pH of the concentrated and saccharified liquid L3 reaches approximately 4.0 by concentration of the lactic acid A1. |
『 アルコール生産システムおよびアルコール生産方法』に関するお問合せ
- 国立大学法人九州工業大学 イノベーション推進機構 グローバル産学連携センター 知的財産部門
- URL: http://www.ccr.kyutech.ac.jp/
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E-mail:
- Address: 〒804-8550 福岡県北九州市戸畑区仙水町1-1
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